110kV變電站設(shè)計

1、題目：110kV變電站設(shè)計專業(yè)班級 學生姓名 學號 摘 要隨著經(jīng)濟的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)建設(shè)的迅速崛起，供電系統(tǒng)的設(shè)計越來越全面、系統(tǒng)，工廠用電量迅速增長，對電能質(zhì)量、技術(shù)經(jīng)濟狀況、供電的可靠性指標也日益提高，因此對供電設(shè)計也有了更高、更完善的要求。設(shè)計是否合理，不僅直接影響基建投資、運行費用和有色金屬的消耗量，也會反映在供電的可靠性和安全生產(chǎn)方面，它和企業(yè)的經(jīng)濟效益、設(shè)備人身安全密切相關(guān)。變電站是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分，由電器設(shè)備及配電網(wǎng)絡(luò)按一定的接線方式所構(gòu)成，他從電力系統(tǒng)取得電能，通過其變換、分配、輸送與保護等功能，然后將電能安全、可靠、經(jīng)濟的輸送到每一個用電設(shè)備的轉(zhuǎn)設(shè)場所。作為電能傳輸與

2、控制的樞紐，變電站必須改變傳統(tǒng)的設(shè)計和控制模式，才能適應現(xiàn)代電力系統(tǒng)、現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)和社會生活的發(fā)展趨勢。隨著計算機技術(shù)、現(xiàn)代通訊和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，為目前變電站的監(jiān)視、控制、保護和計量裝置及系統(tǒng)分隔的狀態(tài)提供了優(yōu)化組合和系統(tǒng)集成的技術(shù)基礎(chǔ)。隨著電力技術(shù)高新化、復雜化的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)在從發(fā)電到供電的所有領(lǐng)域中，通過新技術(shù)的使用，都在不斷的發(fā)生變化。變電所作為電力系統(tǒng)中一個關(guān)鍵的環(huán)節(jié)也同樣在新技術(shù)領(lǐng)域得到了充分的發(fā)展。關(guān)鍵詞 變電站 輸電系統(tǒng) 配電系統(tǒng) 高壓網(wǎng)絡(luò) 補償裝置 目 錄第1章 原始資料及其分析31原始資料32原始資料分析4第2章 負荷分析5第3章 變壓器的選擇8第4章 電氣主接線10

3、第5章 短路電流的計算131短路電流計算的目的和條件132短路電流的計算步驟和計算結(jié)果14第6章 配電裝置及電氣設(shè)備的配置與選擇 171 導體和電氣設(shè)備選擇的一般條件172 設(shè)備的選擇173 高壓配電裝置的配置18第7章 二次回路部分211 測量儀表的配置212 繼電保護的配置21第8章 所用電的設(shè)計27第9章 防雷保護39結(jié)束語41致謝42參考文獻43附錄一：一次接線圖附錄二： 10KV配電裝置接線圖 緒論電力工業(yè)是國民經(jīng)濟的一項基礎(chǔ)工業(yè)和國民經(jīng)濟發(fā)展的先行工業(yè)，它是一種將煤、石油、天然氣、水能、核能、風能等一次能源轉(zhuǎn)換成電能這個二次能源的工業(yè)，它為國民經(jīng)濟的其他各部門快速、穩(wěn)定發(fā)展提供足夠

4、的動力，其發(fā)展水平是反映國家經(jīng)濟發(fā)展水平的重要標志。由于電能在工業(yè)及國民經(jīng)濟的重要性，電能的輸送和分配是電能應用于這些領(lǐng)域不可缺少的組成部分。所以輸送和分配電能是十分重要的一環(huán)。變電站使電廠或上級電站經(jīng)過調(diào)整后的電能書送給下級負荷，是電能輸送的核心部分。其功能運行情況、容量大小直接影響下級負荷的供電，進而影響工業(yè)生產(chǎn)及生活用電。若變電站系統(tǒng)中某一環(huán)節(jié)發(fā)生故障，系統(tǒng)保護環(huán)節(jié)將動作?？赡茉斐赏ｋ姷仁鹿?，給生產(chǎn)生活帶來很大不利。因此，變電站在整個電力系統(tǒng)中對于保護供電的可靠性、靈敏性等指標十分重要。變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。這就要求變電所的一次部分經(jīng)濟合理，二次部

5、分安全可靠，只有這樣變電所才能正常的運行工作，為國民經(jīng)濟服務(wù)。變電站是匯集電源、升降電壓和分配電力場所，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)。變電站有升壓變電站和降壓變電站兩大類。升壓變電站通常是發(fā)電廠升壓站部分，緊靠發(fā)電廠。將壓變電站通常遠離發(fā)電廠而靠近負荷中心。這里所設(shè)計得就是110KV降壓變電站。它通常有高壓配電室、變壓器室、低壓配電室等組成。變電站內(nèi)的高壓配電室、變壓器室、低壓配電室等都裝設(shè)有各種保護裝置，這些保護裝置是根據(jù)下級負荷地短路、最大負荷等情況來整定配置的，因此，在發(fā)生類似故障是可根據(jù)具體情況由系統(tǒng)自動做出判斷應跳閘保護，并且，現(xiàn)在的跳閘保護整定時間已經(jīng)很短，在故障解除后，系統(tǒng)內(nèi)的自

6、動重合閘裝置會迅速和閘恢復供電。這對于保護下級各負荷是十分有利的。這樣不僅保護了各負荷設(shè)備的安全利于延長是使用壽命，降低設(shè)備投資，而且提高了供電的可靠性，這對于提高工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率是十分有效的。工業(yè)產(chǎn)品的效率提高也就意味著產(chǎn)品成本的降低，市場競爭力增大，進而可以使企業(yè)效益提高，為國民經(jīng)濟的發(fā)展做出更大的貢獻。生活用電等領(lǐng)域的供電可靠性，可以提高人民生活質(zhì)量，改善生活條件等。可見，變電站的設(shè)計是工業(yè)效率提高及國民經(jīng)濟發(fā)展的必然條件。第一章 原始資料及其分析1.原始資料待建變電站是該地區(qū)農(nóng)網(wǎng)改造的重要部分，預計使用3臺變壓器，初期一次性投產(chǎn)兩臺變壓器，預留一臺變壓器的發(fā)展空間。1.1電壓等級變電站的

7、電壓等級分別為110kV,35kV,10kV。110kV ： 2回35kV ： 5回 （其中一回備用）10kV ： 12回 （其中四回備用）1.2變電站位置示意圖：待建變電站ABC圖1 變電站位置示意圖Fig1 Transformer substation position sketch map1.3待建變電站負荷數(shù)據(jù)（表1）表1 待建成變電站各電壓等級負荷數(shù)據(jù)Tab.1 each voltage grade burden data of substation電壓等級用電單位最大負荷(MW)用電類別回路數(shù)供電方式距離(km)35kV鋁廠1511架空39鋼鐵廠101，21架空25A變電站1531

8、架空35B變電站2031架空40備用110kV無線電廠0.5631電纜4儀表廠0.531電纜5手機廠0.6322電纜4電機廠0.4221電纜3電視機廠0.831架空14配電變壓器A0.7811架空15配電變壓器B0.931架空16其它0.732電纜4備用2注：（1）35kV ,10kV負荷功率因數(shù)均取cos¢=0.85（2）負荷同時率：35kV kt=0.9 10kV kt=0.85（3）年最大負荷利用小時數(shù)均為Tmax=3500小時/年 (4）網(wǎng)損率為 A%=8%（5）站用負荷為50kW cos¢=0.87（6）35kV側(cè)預計新增遠期負荷20MV 10kV側(cè)預計新增遠期符

9、合6MV 1.4地形 地質(zhì)站址選擇在地勢平坦地區(qū)，四周皆為農(nóng)田，地質(zhì)構(gòu)造潔為穩(wěn)定區(qū)，站址標高在50年一遇的洪水位以上，地震烈度為6度以下。1.5水文 氣象年最低氣溫為5度，最高氣溫為40度，月最高平均氣溫為31度，年平均氣溫為22度，降水量為2000毫米，炎熱潮濕。1.6環(huán)境站區(qū)附近無污染源2. 原始資料分析要設(shè)計的變電站由原始資料可知有110千伏，35千伏，10千伏三個電壓等級。由于該變電站是在農(nóng)網(wǎng)改造的大環(huán)境下設(shè)計的，所以一定要考慮到農(nóng)村的實際情況。農(nóng)忙期和農(nóng)限期需電量差距較大，而且考慮到城鎮(zhèn)地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展速度很快，所以變壓器的選擇考慮大容量的，盡量滿足未來幾年的發(fā)展需要。為了徹底解決農(nóng)網(wǎng)

10、落后的情況，待建變電站的設(shè)計盡可能的超前，采用目前的高新技術(shù)和設(shè)備。待建變電站選擇在地勢平坦區(qū)為以后的擴建提供了方便。初期投入兩臺變壓器，當一臺故障或檢修時，另一臺主變壓器的容量應能滿足該站總負荷的60%，并且在規(guī)定時間內(nèi)應滿足一、二級負荷的需要。第二章 負荷分析1. 負荷分析的目的負荷計算是供電設(shè)計計算的基本依據(jù)和方法，計算負荷確定得是否正確無誤，直接影響到電器和導線電纜的選擇是否經(jīng)濟合理。對供電的可靠性非常重要。如計算負荷確定過大，將使電器和導線選得過大，造成投資和有色金屬的消耗浪費，如計算負荷確定過小又將使電器和導線電纜處子過早老化甚至燒毀，造成重大損失，由此可見正確負荷計算的重要性。負

11、荷計算不僅要考慮近期投入的負荷，更要考慮未來幾年發(fā)展的遠期負荷，如果只考慮近期負荷來選擇各種電氣設(shè)備和導線電纜，那隨著經(jīng)濟的發(fā)展，負荷不斷增加，不久我們選擇的設(shè)備和線路就不能滿足要求了。所以負荷計算是一個全面地分析計算過程，只有負荷分析正確無誤，我們的變電站設(shè)計才有成功的希望。2. 待建變電站負荷計算2.1 35kV 側(cè) 近期負荷：P近35 =15+10+15+20=60MW 遠期負荷：P遠35 =20MW =60+20=80MW P35 k(1+k")=80*0.9*（1+0.08）=77.76MW Q35P·tgP·tg(cos10.85)=48.20 MVa

12、r 視在功率 Sg35=91.482 MVAIN35 =1.509kA2.2 10kV 側(cè) 近期負荷：P近10 =0.56+0.5+0.63+0.42+0.8+0.78+0.9+0.7=5.29MW 遠期負荷：P遠10 =6MW =5.29+6=11.29MW P10 k(1+k")=11.29*0.85*（1+0.08）=10.364MW Q10P·tgP·tg(cos10.85)=6.423 MVar 視在功率 Sg10=12.192 MVAIN10 =0.7039kA2.3站用電容量 Sg所0.057MVA2.4待建變電站供電總?cè)萘?S= Sg35+ Sg1

13、0+ Sg所= 91.482+12.192+0.057103.731(MVA)P= P35+ P10+ P所=77.76+10.364+0.0588.174(MW)第三章 變壓器的選擇主變的容量、臺數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)，它的選擇依據(jù)除了依據(jù)基礎(chǔ)資料外，還取決于輸送功率的大小，與系統(tǒng)聯(lián)系的緊密程度。另外主變選擇的好壞對供電可靠性和以后的擴建都有很大影響?？傊髯兊倪x擇關(guān)系到待建變電站設(shè)計的成功與否，所以對主變的選擇我們一定要全方面考慮。既要滿足近期負荷的要求也要考慮到遠期。1. 變電所主變壓器的選擇有以下幾點原則：1) 在變電所中，一般裝設(shè)兩臺主變壓器；終端或分支變電所，如只有

14、一個電源進線，可只裝設(shè)一臺主變壓器；對于330kV、550kV變電所，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟為合理時，可裝設(shè)34臺主變壓器。2) 對于330 kV及以下的變電所，在設(shè)備運輸不受條件限制時，均采用三相變壓器。500 kV變電所，應經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟論證后，確定是采用三相變壓器，還是單相變壓器組，以及是否設(shè)立備用的單相變壓器。3) 裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，其中一臺事幫停運后，其余主變壓器的容量應保證該所全部負荷的60%以上，并應保證用戶的一級和全部二級負荷的供電。4) 具有三種電壓等級的變電所，如各側(cè)的功率均達到主變壓器額定容量的15%以上，或低壓側(cè)雖無負荷，但需裝設(shè)無功補償設(shè)備時，主變壓器一般先用三繞組變壓

15、器。5) 與兩種110kV及以上中性點直接接地系統(tǒng)連接的變壓器，一般優(yōu)先選用自耦變壓器，當自耦變壓器的第三繞組接有無功補償設(shè)備時，應根據(jù)無功功率的潮流情況，校驗公共繞組容量，以免在某種運行方式下，限制自耦變壓器輸出功率。6) 500kV變電所可選用自耦強迫油循環(huán)風冷式變壓器。主變壓器的阻抗電壓(即短路電壓)，應根據(jù)電網(wǎng)情況、斷路器斷流能力以及變壓器結(jié)構(gòu)選定。7) 對于深入負荷中心的變電所，為簡化電壓等級和避免重復容量，可采用雙繞組變壓器。2. 主變臺數(shù)的確定由原始資料可知，待建變電站是在農(nóng)網(wǎng)改造的大環(huán)境下建設(shè)的。負荷大，出線多，且農(nóng)用電受季節(jié)影響大，所以考慮初期用兩臺大容量主變。兩臺主變壓器，

16、可保證供電的可靠性，避免一臺變壓器故障或檢修時影響對用戶的供電。隨著未來經(jīng)濟的發(fā)展，可再投入一臺變壓器。3. 主變壓器容量的確定主變壓器容量一般按變電所建成后 510 年規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期 1020 年的負荷發(fā)展，對于城市郊區(qū)變電所，主變壓器應與城市規(guī)劃相結(jié)合。此待建變電站坐落在郊區(qū)，10kV主要給某開發(fā)區(qū)供電，35kV主要給下面鄉(xiāng)鎮(zhèn)及幾個大企業(yè)供電?？紤]到 開發(fā)區(qū)及其鄉(xiāng)鎮(zhèn)的發(fā)展速度非?？?，所以我們選擇大容量變壓器以滿足未來的經(jīng)濟發(fā)展要求。確定變壓器容量:（1）變電所的一臺變壓器停止運行時，另一臺變壓器能保證全部負荷的 60%，即 =S60% =103.731×60%62

17、.241(MVA)（2）單臺變壓器運行要滿足一級和二級負荷的供電需要一，二級負荷為 15+10+0.63+0.42+0.78=26.83MVA所以變壓器的容量最少為62.241MVA4. 變壓器類型的確定4.1相數(shù)的選擇變壓器的相數(shù)形式有單相和三相，主變壓器是采用三相還是單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及運輸條件等因素。一臺三相變壓器比三臺單相變壓器組成的變壓器組，其經(jīng)濟性要好得多。規(guī)程上規(guī)定，當不受運輸條件限制時，在330kV及以下的發(fā)電廠用變電站，均選用三相變壓器。同時，因為單相變壓器組相對來講投資大、占地多、運行損耗也較大，而不作考慮。因此待建變電站采用三相變壓器。4.2 繞組

18、形式繞組的形式主要有雙繞組和三繞組。規(guī)程上規(guī)定在選擇繞組形式時，一般應優(yōu)先考慮三繞組變壓器，因為一臺三繞組變壓器的價格及所用的控制電器和輔助設(shè)備，比兩臺雙繞組變壓器都較少。對深入引進負荷中心，具有直接從高壓變?yōu)榈蛪汗╇姉l件的變電站，為簡化電壓等級或減少重復降壓容量，可采用雙繞組變壓器。三繞組變壓器通常應用在下列場合：(1) 在發(fā)電廠內(nèi)，除發(fā)電機電壓外，有兩種升高電壓與系統(tǒng)連接或向用戶供電。(2) 在具有三種電壓等級的降壓變電站中，需要由高壓向中壓和低壓供電，或高壓和重壓向低壓供電。(3) 在樞紐變電站中，兩種不同的電壓等級的系統(tǒng)需要相互連接。(4) 在星形-星形接線的變壓器中，需要一個三角形連

19、接的第三繞組。本待建變電站具有110kV,35kV,10kV 三個電壓等級，所以擬采用三繞組變壓器。4.3 普通型和自耦型的選擇自耦變壓器是一種多繞組變壓器，其特點就是其中兩個繞組除有電磁聯(lián)系外，在電路上也有聯(lián)系。因此，當自耦變壓器用來聯(lián)系兩種電壓的網(wǎng)絡(luò)時，一部分傳輸功率可以利用電磁聯(lián)系，另一部分可利用電的聯(lián)系，電磁傳輸功率的大小決定變壓器的尺寸、重量、鐵芯截面積和損耗，所以與同容量、同電壓等級的普通變壓器比較，自耦變壓器的經(jīng)濟效益非常顯著。由于自耦變壓器的結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟，在110kV級以上中性點直接接地系統(tǒng)中，應用非常廣泛，自耦變壓器代替普通變壓器已經(jīng)成為發(fā)展趨勢。因此，綜合考慮選用自耦變壓

20、器。4.4 中性點的接地方式電網(wǎng)的中性點的接地方式，決定了主變壓器中性點的接地方式。本變電站所選用的主變?yōu)樽择钚腿@組變壓器。規(guī)程上規(guī)定：凡是110kV-500kV側(cè)其中性點必須要直接接地或經(jīng)小阻抗接地；主變壓器6-63kV采用中性點不接地。所以主變壓器的110kV側(cè)中性點采用直接接地方式，35kV，10kV側(cè)中性點采用不接地方式。綜上所述和查有關(guān)變壓器型號手冊所選主變壓器的技術(shù)數(shù)據(jù)如下表：表 3-1 變壓器型號Tab 3-1 Transformer model型號及容量（kVA）額定容量比高壓/中壓/低壓(%)額定電壓高壓/中壓/低壓(kV)空載損耗(kW)-負載損耗(kW)空載電流%阻抗電

21、壓（% ）高中高低中低SFS7-63000/110100/100/50121/38.5/10.5773000.810.5186.5型號額定容量（kVA）重量（T）外形尺寸（MM）油重運輸重總重LBHHLTSSZ9-63000/1106300015.972.181.278804890605087202000第四章 電氣主接線電氣主接線是發(fā)電廠、變電站電氣設(shè)計的首要部分，也是構(gòu)成電氣系統(tǒng)的主要部分。電氣主接線是由電氣設(shè)備通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)，故又稱為一次接線。由于本設(shè)計的變電站有三個電壓等級，所以在設(shè)計的過程中首先分開單獨考慮各自的母線情況

22、，考慮各自的出線方向。論證是否需要限制短路電流，并采取什么措施，擬出幾個把三個電壓等級和變壓器連接的方案，對選出來的方案進行技術(shù)和經(jīng)濟綜合比較，確定最佳主接線方案。1. 對電氣主接線的基本要求對電氣主接線的基本要求，概括地說包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三方面1.1可靠性安全可靠是主接線的首要任務(wù)，保證供電可靠是電氣主接線最基本的要求。電氣主接線的可靠性不是絕對的。所以在分析電氣主接線的可靠性時，要考慮發(fā)電廠和變電站的地位和作用、用戶的負荷性質(zhì)和類別、設(shè)備的制造水平及運行經(jīng)驗等諸多因素。1.2靈活性 電氣主接線應能適應各種運行狀態(tài)，并能靈活的進行運行方式的轉(zhuǎn)換。靈活性包括以下幾個方面：（1） 操作

23、的靈活性 （2） 調(diào)度的靈活性（3） 擴建的靈活性1.3經(jīng)濟性在設(shè)計主接線時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性和經(jīng)濟性之間。通常設(shè)計應滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟合理。經(jīng)濟性主要通過以下幾個方面考慮：（1） 節(jié)省一次投資。如盡量多采用輕型開關(guān)設(shè)備等。（2） 占地面積少。由于本變電站占用農(nóng)田所以要盡量減少用地。（3） 電能損耗小。電能損耗主要來源變壓器，所以一定要做好變壓器的選擇工作。1.4另外主接線還應簡明清晰、運行維護方便、使設(shè)備切換所需的操作步驟少，盡量避免用隔離開關(guān)操作電源。2. 電氣主接線的基本原則電氣主接線的基本原則是以設(shè)計任務(wù)書為依據(jù)，以國家經(jīng)濟建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標準為準則

24、，結(jié)合工程實際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各種技術(shù)要求的前提下，兼顧運行、維護方便，盡可能的節(jié)省投資，就地取材，力爭設(shè)備元件和設(shè)計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、適用、經(jīng)濟、美觀的原則。3. 待建變電站的主接線形式3.1 110kV側(cè)方案（一）: 采用單母線接線考慮到110kV側(cè)有兩條進線，因而可以選用單母線接線。其優(yōu)點：接線簡單清晰、設(shè)備少、投資少、運行操作方便、且有利于擴建。缺點是：（1）當母線或母線隔離開關(guān)檢修或發(fā)生故障時，各回路必須在檢修和短路時事故來消除之前的全部時間內(nèi)停止工作，造成經(jīng)濟損失很大。（2）引出線電路中斷路器檢修時，該回路停止供電。（3）調(diào)度不方便，電源只能并列

25、運行，不能分裂運行，并且線路側(cè)發(fā)生故障時，有較大的短路電流。方案 （二）：采用單母線分段帶旁路接線斷路器經(jīng)過長期運行和切斷數(shù)次短路電流后都需要檢修。為了能使采用單母線分段的配電裝置檢修斷路器時，不中斷供電，可增設(shè)旁路母線。單母線分段帶有專用的旁路斷路器的旁路母線接線極大的提高了可靠性，但是這也增加了一臺斷路器和一條母線的投資。方案（三）：雙母線接線優(yōu)點：（1）供電可靠，通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不至于供電中斷，一組母線故障后能迅速恢復供電，檢修任一組的母線隔離開關(guān)時只停該回路。（2）擴建方便，可向雙母線的左右任何一個方向擴建，均不影響 兩組母線的電源和負荷的平均分配

26、，不會引起原有回路的停電，以致連接不同的母線段，不會如單母線分段那樣導致交叉跨越。（3）便于試驗，當個別回路需要時單獨進行試驗時可將該架路分開，單獨接至一組母線上。缺點：（1）增加一組母線和每回路需增加一組母線隔離開關(guān)，投次大。（2）當母線故障或檢修時，隔離開關(guān)作為倒換操作電器容易誤操作，為了避免隔離開關(guān)誤操作需在隔離開關(guān)和斷路之間裝設(shè)連鎖裝置。對于110kV側(cè)來說，因為它要供給較多的一類、二類負荷、因此其要求有較高的可靠性。對比以上三種方案，單母線接線供電可靠性、靈活性最差，不符合變電所的供電可靠性的要求；雙母線接線供電可靠性高，但無旁路母線檢修斷路器時需要停電而且雙母線接線復雜，使用設(shè)備多

27、、投資較大；采用單母線分段帶旁路的電氣接線可將 I、II 類負荷的雙回電源線不同的分段母線上，當其中一段母線故障時，由另一段母線提供電源，從而可保證供電可靠性；而且?guī)月房梢栽跈z修斷路器時對用戶進行供電。故經(jīng)過綜合考慮采用方案（二）。3.2 35kV側(cè)方案（一）: 采用單母線接線優(yōu)點：接線簡單清晰、設(shè)備少、投資少、運行操作方便、且有利于擴建。缺點：可靠性、靈活性差，母線故障時，各出線必須全部停電。方案（二）：單母線分段優(yōu)點：（1）母線發(fā)生故障時，僅故障母線停止供電，非故障母線仍可繼續(xù)工作，縮小母線故障影響范圍。（2）對雙回線路供電的重要用戶，可將雙回路接于不同的母線段上，保證對重要用戶的供電。

28、缺點：當一段母線故障或檢修時，必須斷開在該段上的全部電源和引出線，這樣減少了系統(tǒng)的供電量，并使該回路供電的用戶停電。方案（三）：采用單母線分段帶旁路接線優(yōu)點 ：（1）可靠性、靈活性高（2）檢修線路斷路器時仍可向該線路供電缺點：投資大，經(jīng)濟性差單母線接線可靠性低，當母線故障時，各出線須全部停電，不能滿足I、II 類負荷供電性的要求，故不采納；將 I、II 類負荷的雙回電源線不同的分段母線上，當其中一段母線故障時，由另一段母線提供電源，從而可保證供電可靠性；雖然帶有旁路斷路器的單母線分段也能滿足要求，但其投資大、經(jīng)濟性能差，故采用方案（二）單母線分段接線。3.3 10kV側(cè)方案（一）: 采用單母線

29、接線優(yōu)點：接線簡單清晰、設(shè)備少、投資少、運行操作方便、且有利于擴建。缺點：可靠性、靈活性差，母線故障時，各出線必須全部停電。方案（二）：單母線分段優(yōu)點：(1) 母線發(fā)生故障時，僅故障母線停止供電，非故障母線仍可繼續(xù)工作，縮小母線故障影響范圍。(2) 對雙回線路供電的重要用戶，可將雙回路接于不同的母線段上，保證對重要用戶的供電。缺點：當一段母線故障或檢修時，必須斷開在該段上的全部電源和引出線，這樣減少了系統(tǒng)的供電量，并使該回路供電的用戶停電。單母線接線可靠性低，當母線故障時，各出線須全部停電，不能滿足I、II 類負荷供電性的要求，故不采納；將 I、II 類負荷的雙回電源線不同的分段母線上，當其中

30、一段母線故障時，由另一段母線提供電源，從而可保證供電可靠性。故采用方案（二）。綜合以上三種主接線所選的接線方式，畫出主接線圖。見附圖4-1。第五章 短路電流計算1. 短路電流計算的目的和條件短路是電力系統(tǒng)中較常發(fā)生的故障。短路電流直接影響電器的安全，危害主接線的運行。為使電氣設(shè)備能承受短路電流的沖擊，往往需選用大容量的電氣設(shè)備。這不僅增加了投資，甚至會因開斷電流不能滿足而選不到符合要求的電氣設(shè)備。因此要求我們在設(shè)計變電站時一定要進行短路計算。1.1短路電流計算的目的在發(fā)電廠和變電站的設(shè)計中，短路計算是其中的一個重要內(nèi)容。其計算的目的主要有以下幾個方面： 電氣主接線的比較。 選擇導體和電器。 在

31、設(shè)計屋外高型配電裝置時，需要按短路條件校驗軟導線的相間和相對地的安全距離。 在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。 接地裝置的設(shè)計，也需要用短路電流。1.2短路電流計算條件1.2.1 基本假定 正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行； 所有電源的電動勢相位、相角相同； 電力系統(tǒng)中的所有電源都在額定負荷下運行； 短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間； 不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流； 除去短路電流的衰減時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的電阻都略去不計； 元件的計算參數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍； 輸電線路的電容忽略不計。1.2.2一般規(guī)定 驗算導體和電

32、器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應本工程設(shè)計規(guī)劃容量計算，并考慮遠景的發(fā)展計劃； 選擇導體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應考慮具有反饋作用的異步電動機的影響和電容補償裝置放電電流的影響； 導體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流，一般按三相短路驗算。2. 短路電流的計算步驟和計算結(jié)果2.1計算步驟在工程計算中，短路電流其計算步驟如下：1、選定基準電壓和基準容量，把網(wǎng)絡(luò)參數(shù)化為標么值； 2、畫等值網(wǎng)絡(luò)圖；3、選擇短路點；4、按短路計算點化簡等值網(wǎng)絡(luò)圖，求出組合阻抗；5、利用實用曲線算出短路電流。2.2 計算各回路電抗（取基準功率Sd = 100MVA Ud=UaV）

33、根據(jù)上面所選的參數(shù)進行計算：X1X2X0.4×80×0.241X3X41/200×(UK12%UK31%UK23%) 1/200×(10.5186.5) × =0.175X5X61/200×(UK12%UK23%UK31%) 1/200×(10.56.518) × =-0.0080X7X81/200×(UK23%UK31%UK12%) 1/200×(6.51810.5) × =0.111由于兩臺變壓器型號完全相同，其中性點電位相等，因此等值電路圖可化簡為 X13=X1/2=0.241/

34、2=0.1205 X10=X3/2=0.175/2=0.0875 X11=X5/2=-0.008/2=-0.0040 X12=X7/2=0.111/2=0.0555計算各短路點的最大短路電流（1）K點短路時X*X130.1205I” *I S*1X*10.1205=8.299短路次暫態(tài)電流：I”SISI”S *Id8.299×4.166（kA）短路沖擊電流： ish.S2.55 I”S2.55×4.16610.624（kA）全電流最大有效值：Ish.S 1.51 I”S 1.51×4.166=6.2816（kA）短路電流容量：Sd”= I”S Un=829.78(

35、MV) (2) K2點短路時 X*X13+X10+X11=0.1205+0.0875-0.0040=0.204I” *I S*1X*1/0.204=4.902短路次暫態(tài)電流：I”SISI”S *Id4.902×=7.649（kA）短路沖擊電流： ish.S2.55 I”S2.55×7.64919.505（kA）全電流最大有效值：Ish.S 1.51 I”S 1.51×7.649=11.550（kA）短路電流容量：Sd”= I”S Un=490.179 (MV) (3) K3點短路時X*X13+X10+X12=0.1205+0.0875+0.0555=0.2635I

36、” *I S*1X*1/0.2635=3.795短路次暫態(tài)電流：I”SISI”S *Id3.795×=20.868（kA）短路沖擊電流： ish.S2.55 I”S2.55×20.86853.213（kA）全電流最大有效值：Ish.S 1.51 I”S 1.51×20.868=31.511（kA）短路電流容量：Sd”= I”S Un=379.505(MV)從計算結(jié)果可知，三相短路較其它短路情況嚴重，它所對應的短路電流周期分量和短路沖擊電流都較大，因此，在選擇電氣設(shè)備時，主要考慮三相短路的情況。第六章 配電裝置及電氣設(shè)備的配置與選擇1. 導體和電氣設(shè)備選擇的一般條件

37、導體和電氣設(shè)備選擇是電氣設(shè)計的主要內(nèi)容之一。盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求確是一致的。電器設(shè)備要能可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來效驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟運行的重要條件。在進行設(shè)備選擇時，應根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。1.1 一般原則1、應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展的需要；2、應按當?shù)丨h(huán)境條件校核；3、選擇導體時應盡量減少品種；4、應力求技術(shù)先進和經(jīng)濟

38、合理； 5、擴建工程應盡量使新老電器型號一致；6、選用的新產(chǎn)品，均應具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格1.2技術(shù)條件選擇的高壓電器，應能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。1.2.1長期工作條件（一）電壓選用電器允許最高工作電壓Umax不得低于該回路的最高運行電壓Ug，即UmaxUg（二）電流選用的電器額定電流Ie不得低于所在回路在各種可能運行方式下的持續(xù)工作電流Ig，即IeIg由于變壓器短時過載能力很大，雙回路出線的工作電流變化幅度也較大，故其計算工作電流應根據(jù)實際需要確定。高壓電器沒有明確的過載能力，所以在選擇額定電流時，應滿足各種可能運行方式下回路持續(xù)工作電流的要

39、求。所選用電器端子的允許荷載，應大于電器引線在正常運行和短路時的最大作用力。1.2.2 短路穩(wěn)定條件（一）校驗的一般原則（1） 電器在選定后按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定校驗，校驗的短路電流一般取三相短路時的短路電流。（2）用熔斷器保護的電器可不驗算熱穩(wěn)定。2（3）短路的熱穩(wěn)定條件 IttQd2式中 Qdt在計算時間tjs秒內(nèi)，短路電流的熱效應（kA s）It t秒內(nèi)設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（kA）t 設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間（s）校驗短路熱穩(wěn)定所用的計算時間tjs按下式計算： tjs=tb+td式中 tb繼電保護裝置后備保護動作時間（s）td斷路器全分閘時間（s）（4） 短

40、路動穩(wěn)定條件 ichidfIchIdf式中 ich短路沖擊電流峰值（kA） idf短路全電流有效值（kA） Ich電器允許的極限通過電流峰值（kA） Idf電器允許的極限通過電流有效值（kA）1.2.3 絕緣水平在工作電壓和過電壓的作用下，電器的內(nèi)、外絕緣保證必要的可靠性。電器的絕緣水平，應按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過電壓和保護設(shè)備相應的保護水平來確定。當所選電器的絕緣水平低于國家規(guī)定的標準數(shù)值時，應通過絕緣配合計算，選用適當?shù)倪^電壓保護設(shè)備。1.3 環(huán)境條件環(huán)境條件主要有溫度、日照、風速、冰雪、濕度、污穢、海拔、地震。按照規(guī)程上的規(guī)定，普通高壓電器在環(huán)境最高溫度為+40ºC時，允許按照額定

41、電流長期工作。當電器安裝點的環(huán)境溫度高于+40ºC時，每增加1ºC建議額定電流減少1.8% ；當?shù)陀?40ºC時，每降低1ºC，建議額定電流增加0.5%，但總的增加值不得超過額定電流的20%。2. 設(shè)備的選擇2.1斷路器的選擇2.1.1 高壓斷路器是發(fā)電廠和變電站電氣主系統(tǒng)的重要開關(guān)電器。高壓斷路器主要功能是：正常運行倒換運行方式，把設(shè)備或線路接入電網(wǎng)或退出運行，起控制作用；當設(shè)備或線路發(fā)生故障時，能快速切斷故障回路，保證無故障部分正常運行，起保護作用。其最大特點就是斷開電器中負荷電流和短路電流。2.1.2 高壓斷路器按下列條件進行選擇和校驗（一）選擇高

42、壓斷路器的類型，按目前我國能源部要求斷路器的生產(chǎn)要逐步走向無油化，因此6 220kV要選用SF6斷路器。（二）根據(jù)安裝地點選擇戶外式或戶內(nèi)式。（三）斷路器的額定電流不小于通過斷路器的最大持續(xù)電流。（四）斷路器的額定電壓不小于變電所所在電網(wǎng)的額定電壓。（五）校核斷路器的斷流能力，一般可按斷路器的額定開斷電流大于或等于斷路器觸頭剛分開時實際開斷的短路電流周期分量有效值來進行選擇，當斷路器的額定開斷電流比系統(tǒng)的短路電流大得多的時，為了簡化計算也可用次暫態(tài)短路電流進行選擇。（六）熱穩(wěn)定校驗應滿足的條件是：短路的熱效應小于斷路器在 tK 時 間內(nèi)的允許熱效應。（七）動穩(wěn)定校驗應滿足的條件是：短路沖擊電流

43、應小于斷路器的動穩(wěn)定 電流，一般在產(chǎn)品目錄是給出的極限過電流峰值。（八）按短路關(guān)合電流選擇，應滿足條件是：斷路器額定關(guān)合電流不少于短路沖擊電流ish ，一般斷路器的額定關(guān)合電流等于動穩(wěn)定電流。2.1.3按上述原則選擇和校驗斷路器（一）110kV側(cè)斷路器的選擇（1）、該回路為 110 kV電壓等級，故可選用六氟化硫斷路器。（2）、斷路器安裝在戶外，故選戶外式斷路器。（3）、回路額定電壓Ue110kV的斷路器，且斷路器的額定電流不得小于通過斷路器的最大持續(xù)電流 ImaX=1.05×0.547（kA）型號額定電壓kV額定電流A最高工作電壓kV額定開斷電流kA動穩(wěn)定電流kA3S熱穩(wěn)定電流kA

44、額定峰值耐受電流 kA固有分閘時間S合閘時間SOFPT-110110160012631.58031.5800.030.（4）、為了維護和檢修的方便，選擇統(tǒng)一型號的SF6 斷路器。如下表： （5）、進行校驗計算 開斷電流能力校驗因為三相短路電流大于兩相短路電流，所以選三相短路電流進行校驗，斷路器的額定開斷電流比系統(tǒng)短路電流大得多，可用次暫態(tài)短。，故選I =4.166kA進行校驗所選斷路器的額定開斷電流 I。= 31.5kA I =4.166kA，則斷流能力滿足要求。 短路關(guān)合電流的校驗在斷路器合閘之前，若線路已存在斷路故障，則在斷路器合閘過程中，動、靜觸頭間在未接觸時 及產(chǎn)生巨大的短路電流，更容

45、易發(fā)生觸頭破壞和曹遭受電動力的損壞。而且不可避免接通后又自動跳閘。此時還要求能夠切斷電流。因此要進行短路關(guān)合電流的校驗。所選斷路器的額定關(guān)合電流，即動穩(wěn)定電流為 80kA，流過斷路器的沖擊電流為10.624kA，則短路關(guān)合電流滿足要求，因為其動穩(wěn)定的校驗參數(shù)與關(guān)合電流參數(shù)一樣，因而動穩(wěn)定也滿足要求。 熱穩(wěn)定校驗設(shè)后備保護動作時間 1.9s，所選斷路器的固有分閘時間 0.07，選擇熄弧時間 t =0.03S。則短路持續(xù)時間 t =1.9+0.07+0.03 =2s。因為電源為無限大容量，非周期分量因短路持續(xù)時間大于1s而忽略不計則 短路熱效應 Qk = I”2t =4.1662×2=5

46、34.711kA2.s允許熱效應 Ir2t =31.52× 3 = 2976.75kA2.s Ir2tQk 熱穩(wěn)定滿足要求。以上各參數(shù)經(jīng)校驗均滿足要求，故選用OFPT(B)-110斷路器。 （二） 35kV側(cè)斷路器的選擇（1）、該回路為 35 kV電壓等級，故選用六氟化硫斷路器（2）、斷路器安裝在戶內(nèi)，故選用戶內(nèi)斷路器（3）、回路電壓35 kV，因此選用額定電壓Ue35kV的斷路器，且其額定電流大于通過斷路器的最大持續(xù)電流 Imax=1.05×1.4989(kA）（4）、為方便運行管理及維護，選同一型號產(chǎn)品，初選LW8-35斷路器其參數(shù)如下：型號額定電壓kV額定電流A最大工

47、作電壓kV額定開斷電流kA極限開斷電流額定斷流容量kVA極限通過電流4S熱穩(wěn)定電流kA固有分閘時間s有效值峰值LW8-3535160040.52525160036.663250.06（5）、對所選的斷路器進行校驗斷流能力的校驗流過斷路器的短路電流 IK =7.649。所選斷路器的額定開斷電流 I =25kV IK，即斷路器的斷流能力滿足要求。動穩(wěn)定校驗所選斷路器的動穩(wěn)定電流等于極限通過電流峰值idw=63kA,流過斷路器的沖擊電流ish=19.505kAidw，則動穩(wěn)定滿足要求。熱穩(wěn)定校驗設(shè)后備保護動作時間 1.9s，所選斷路器的固有分閘時間 0.06s，選擇熄弧時間 t =0.03s。則短路

48、持續(xù)時間 t =1.9+0.06+0.03 =1.99s。以前述的方法算得 Qz=7.6492×1.99=116.429 kA2s因為短路持續(xù)時間1s，非周期分量忽略不計， 即Qk=Qz=116.429kA2s允許熱效應Ir2t=252×4=2500kA2sQk 所以熱穩(wěn)定滿足要求。從以上校驗可知斷路器滿足使用要求，故確定選用 LW8-35A斷路器。（二）10 kV側(cè)斷路器的選擇（1）、該回路為 10kV 電壓等級，故可選用真空斷路器。（2）、該斷路器安裝在戶內(nèi)，故選用戶內(nèi)式斷路器。（3）、回路額定電壓為 10kV，因此必須選擇額定電壓 Ue 10 kV的斷路器，且其額定電

49、流不小于流過斷路器的最大持續(xù)電流 Imax=1.05×0.7039（k A）（4）、初選 SN9-10真空斷路器，主要數(shù)據(jù)如下：型號額定電壓kV額定電流kA額定開斷流電kA動穩(wěn)定電流kA4S熱穩(wěn)定電流kA固有分閘時間sSN9-10101.252563250.05（5）、對所選的斷路器進行校驗斷流能力的校驗流過斷路器的短路電流 IK =20.868 kA。所選斷路器的額定開斷電流 I =25kV IK，即斷路器的斷流能力滿足要求。動穩(wěn)定校驗所選斷路器的動穩(wěn)定電流為63kA， 流過斷路器的沖擊電流ish = 53.213kA63KA則動穩(wěn)定滿足要求。熱穩(wěn)定校驗設(shè)后備保護動作時間 1.9s

50、，所選斷路器的固有分閘時間 0.05s，選擇熄弧時間 t =0.03s。則短路持續(xù)時間 t =1.9+0.05+0.03 =1.98s。則Qd = Qz=20.8682×1.98= 862.237 kA2.s允許熱效應 Ir2t = 252 ×4 = 2500 kA2.s 由于短路時間大于 1 s ,非周期分量可忽略不計則Qd =Qz=862.237kA2.s ，由于 Ir2t QK，所以熱穩(wěn)定滿足要求從以上校驗可知該斷路器滿足要求，所以確定選用 SN9-10真空斷路器。2.2隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)也是發(fā)電廠變電站中常用的開關(guān)電器。它需要與斷路器配合使用。但隔離開關(guān)無滅弧裝

51、置，不能用來接通和切斷負荷電流和短路電流。隔離開關(guān)的工作特點是在有電壓、無負荷電流的情況下，分、合電路。其主要功能為：隔離電壓、倒閘操作、分、合小電流。2.2.1、隔離開關(guān)的配置（一）、接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開關(guān)。（二）、斷路器的兩側(cè)均應配置隔離開關(guān)，以便進出線不停電檢修。（三）、中性點直接接地的普通型變壓器均應通過隔離開關(guān)接地。根據(jù)以上配置原則來配置隔離開關(guān)，變電所隔離開關(guān)的配置詳見主接線圖。2.2.2、隔離開關(guān)按下列條件進行選擇和校驗（一）根據(jù)配電裝置布置的特點，選擇隔離開關(guān)的類型。（二）根據(jù)安裝地點選用戶外或戶內(nèi)式。（三）隔離開關(guān)的額定電壓應大于裝設(shè)電路的電大持續(xù)工

52、作電流。（四）隔離開關(guān)的額定電壓應大于裝充電路的最大持續(xù)工作電流。（五）動穩(wěn)定校驗應滿足條件為： idw ish（六）熱穩(wěn)定校驗應滿足條件為：Ir2t Qk（七）根據(jù)對隔離開關(guān)控制操作的要求，選擇配用操作機構(gòu)，隔離開關(guān)一般采用手動操作機構(gòu)戶內(nèi) 8000A以上隔離開關(guān)，戶外 220 kV高位布置的隔離開關(guān)和 330 kV隔離開關(guān)宜用電動操作機構(gòu)，當有壓縮空氣系統(tǒng)時，也可采用手動操作機構(gòu)。2.2.3、110kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇（一）、為保證電氣設(shè)備和母線檢修安全，選擇隔離開關(guān)帶接地刀閘。（二）、該隔離開關(guān)安裝在戶外，故選擇戶外式。（三）、該回路額定電壓為 110kV，因此所選的隔離開關(guān)額定電壓 U

53、e 110kV，且隔離開關(guān)的額定電流大于流過斷路器的最大持續(xù)電流ImaX=1.05×0.547（kA）（四）、初GW4110D型單接地高壓隔離開關(guān)其主要技術(shù)參數(shù)如下：型 號額定電壓kV額定電流A 最大工作電壓kV接地 刀閘A極限通過電流kA4S熱穩(wěn)定電流kA備注有效值峰值GW4-110D11012501262000325510（五）、校驗所選的隔離開關(guān)（1）動穩(wěn)定校驗動穩(wěn)定電流等于極限通過電流峰值即idw = 55kA流過該隔離開關(guān)的短路沖擊電流ish =10.624kA.s 即 idw ish 55kA10.624kA 動穩(wěn)定要求滿足。（2）熱穩(wěn)定校驗隔離開關(guān)允許熱效應 Ir2t = 102×4 =400 kA2.s 短路熱效應 QK = Ir2t = 4.1662×234.711kA2.s Ir2t QK熱穩(wěn)定滿足要求。經(jīng)以上校驗可知，所選隔離開關(guān)滿足要求，故確定選用 GW4 110D型高壓隔離開關(guān)。2.2.4 35kV側(cè)的隔離開關(guān)的選擇 （一）、為保證電氣設(shè)備和母線檢修安全，選擇隔離開關(guān)帶接地刀閘。（二）、該隔離開關(guān)安裝在戶內(nèi)，幫選用戶內(nèi)式。（三）、該回額定電壓為35kV，幫選擇隔離開關(guān)的額定電壓U